基于磁导航的两轮智能车系统设计

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1、万方数据2013年2月浙南师范大学自然科学学报voi，36No．1第36卷第1期JoumalofNaturalScienceofHunanNormalUniversityFeb．．20131111_l_____I__II·_·l__l___··___·l·___···_-ll-_·__··__·_-_---II___··l--II··___··_I__II··l·_I____·-·_I_____l__l--______基于磁导航的两轮智能车系统设计鲁云，赵亮+，陈晓东，武丽(西南科技大学信息工程学院，中国绵阳62100

2、0)摘要设计了一种基于磁导航的两轮智能车系统．该系统以飞思卡尔单片机为核心，利用加速度传感器和陀螺仪分别浏量车模的加速度与角速度，通过编码器检测车速及车模运动方向，采用电感线圈检浏路径信息．单片机采用互补滤波算法获得车模倾角信息，通过PID算法控制直流电机驱动模块来控制车模的平衡及其行驶速度和方向，从而实现智能车稳定、准确、快速地行驶．关键词磁导航；两轮；智能车；互补滤波；PID算法中图分类号’I粥68．1文献标识码A文章编号1000-2537(2013)Ol-0017-05Two-WheeledSmartCarSys

3、temDesignBasedonMagneticNavigationLUhn，ZHAOLiang‘，CHENXiao一如增，聊n(SchoolofInformationEngineering，SouthwestUniversityofScienceandTechnology，Mianyang621000，China)AbstractAtwo—wheeledsmartcarsystembasedonmagneticnavigationisdesigned．ThecoreofsystemisFreescalemicroco

4、ntroller．Theaccelerationsensorandgyroscopeareusedtomeasurethecar'saccelerationandall—gularvelocityrespectively．Thespeedanddirectionoftheeararedetectedbytheeneoder．Atthesainetime，usinginductancecoiltodetectthepathinformation．Themicrocomputerusescomplementaryfilte

5、ralgorithm10obtaintheCar’Sinclinationinformation．AndtheCar'Sbalance．speedanddirectionarecontroHedbyaDCmotordrivingmod．ulethroughthePIDalgorithm，SOthatthesmartCarCanbesmooth，accurateandfastdriving．Keywordsmagneticnavigation；two·wheeled；smallcar；complementaryfilte

6、r；PIDalgorithm全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛根据车模检测路径的方案不同分为电磁、光电和摄像头3个赛题组．电磁组是通过感应由赛道中心电线产生的交变磁场进行路径检测．第七届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛规定电磁组车模直立行走，在比赛过程中只允许车模原有2个后轮着地．针对此要求，作者提出～套设计方案，实践证明该方案应用在磁导航的两轮智能车中具有良好的自主寻迹效果．1系统总体框架及工作原理系统以飞思卡尔公司的32位单片机PK60X256VLQl00为核心，设计了电源管理模块、加速度检测模块、角速度检测

7、模块、路径识别模块、电机驱动模块、车速及车体运动方向检测模块、无线传输模块、串13调试模块和液晶显示模块等9个部分，系统框图如图1所示．图1中，首先由加速度和角速度检测模块分别测量车模的加速度和角速度，送入单片机计算得到车模初始状态的平衡点，然后由互补滤波算法把加速度检测模块和角速度检测模块输出的信号进行融合⋯1，得到收稿日期：2012-07-05基金项目：四川省教育厅资助项目(12ZBl56)幸通讯作者，E-m＆il：735507934@qq。COIIi万方数据18湖南师范大学自然科学学报第36卷一个实时反应车模倾角

8、的信号，再由此信号通过PID算法控制车模平衡．在车模保持平衡的前提下由路径识别模块采集到的信号通过PID算法控制车模前进速度和方向瞰1．系统中还设置了串口调试模块和无线传输模块，分别用于把车模运行时的数据通过有线或无线的方式实时发送到上位机以便于观察和调试．液晶显示模块可以把车模运行时的相关数据实时显示出来．2系统硬件设计2．1微